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    [15分]甲烷自热重整是先进的制氢方法，包含甲烷氧化和蒸汽重整。向反应系统同时通入甲烷、氧气和水蒸气，发生的主要化学反应有：

    反应过程
    		化学方程式
    		焓变△H
    (kJ/mol)
    		活化能Ea
    (kJ/mol)
    甲烷氧化
    		CH4(g)＋2O2(g)CO2(g)＋2H2O(g)
    		－802.6
    		125.6
    CH4(g)＋O2(g)CO2(g)＋2H2(g)
    		－322.0
    		172.5
    蒸汽重整
    		CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)
    		206.2
    		240.1
    CH4(g)＋2H2O(g)CO2(g)＋4H2(g)
    		165.0
    		243.9
    回答下列问题：
    （1）反应CO(g)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)的△H=        kJ/mol。
    （2）在初始阶段,甲烷蒸汽重整的反应速率    甲烷氧化的反应速率（填大于、小于或等于）。
    （3）对于气相反应，用某组分(B)的平衡压强(PB)代替物质的量浓度(cB)也可以平衡常数（记作KP），则反应CH4(g)＋H2O(g)CO(g)＋3H2(g)的KP＝                         ；
    随着温度的升高，该平衡常数           （填“增大”、“减小”或“不变”）。
    （4）从能量阶段分析，甲烷自热重整方法的先进之处在于                           。
    （5）在某一给定进料比的情况下，温度、压强对H2和CO物质的量分数的影响如下图：

    ①若要达到H2物质的量分数>65%、CO的物质的量分数<10%，以下条件中最合适的是  。
    A．600℃，0.9Mpa    B．700℃，0.9MPa    C．800℃，1.5Mpa    D．1000℃，1.5MPa
    ②画出600℃，0.1Mpa条件下，系统中H2物质的量分数随反应时间（从常温进料开始即时）
    的变化趋势示意图：

    （6）如果进料中氧气量过大，最终导致H2物质的量分数降低，原因是              。

    (15分)
    (1)-41.2
    (2)小于
    (3)
    增大
    (4)系统内强放热的甲烷氧化反应为强吸热的蒸汽重整反应提供了所需的能量(其他合理答案均可)
    (5)①B
    ②

    (6)甲烷氧化程度过高，氢气和氧气反应(其他合理答案均可)

    解析

    练习册系列答案
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    科目：高中化学 来源： 题型：填空题

    碳酸二甲酯(DMC)是一种近年来受到广泛关注的环保型绿色化工产品。在催化剂作用下，可由甲醇和CO2直接合成DMC：CO2 + 2CH3OH → CO(OCH3)2 + H2O，但甲醇转化率通常不会超过1%是制约该反应走向工业化的主要原因。某研究小组在其他条件不变的情况下，通过研究温度、反应时间、催化剂用量分别对转化数(TON)的影响来评价催化剂的催化效果。计算公式为：TON=转化的甲醇的物质的量/催化剂的物质的量。
    （1）已知25℃时，甲醇和DMC的标准燃烧热分别为△H1和△H2，则上述反应在25℃时的焓变△H3=_____。
    （2）根据反应温度对TON的影响图（下左图）判断该反应的焓变△H________0（填“>”、“=”或“<”），理由是________________________________。

    （3）根据反应时间对TON的影响图（上右图），已知溶液总体积10mL，反应起始时甲醇0.25mol，催化剂0.6×10—5 mol，计算该温度下，4～7 h内DMC的平均反应速率：________；计算10 h时，甲醇的转化率：________。
    （4）根据该研究小组的实验及催化剂用量对TON的影响图（下图），判断下列说法正确的是___  __。

    a. 由甲醇和CO2直接合成DMC，可以利用价廉易得的甲醇把影响环境的温室气体CO2转化为资源，在资源循环利用和环境保护方面都具有重要意义
    b. 在反应体系中添加合适的脱水剂，将提高该反应的TON
    c. 当催化剂用量低于1.2×10—5 mol时，随着催化剂用量的增加，甲醇的平衡转化率显著提高
    d. 当催化剂用量高于1.2×10—5 mol时，随着催化剂用量的增加，DMC的产率反而急剧下降

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    科目：高中化学 来源： 题型：填空题

    在水溶液中橙红色的Cｒ2O72-与黄色的CｒO42-有下列平衡关系： Cｒ2O72- ＋ H2O   2CｒO42- ＋ 2H+，把Ｋ2Cｒ2O7溶于水配成稀溶液是橙色。
    （1）向上述溶液中加入NaOH溶液，溶液呈____色，因为                        。
    （2）向已加入NaOH溶液的（1）中再加入过量稀H2SO4，则溶液呈                 色， 因为                             。
    （3）向原溶液中加入Ba(NO3)2溶液(已知BａCｒO4为黄色沉淀)则平衡        ，溶液颜色将                         。

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    科目：高中化学 来源： 题型：问答题

    （16分）I、用CH4催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染。已知：
    ①CH4（g）+4NO2（g）=4NO（g）+ CO2（g）+2H2O（g）     △H=" -574" kJ·mol-l 
    ②CH4（g）+4NO（g）=2N2（g）+ CO2（g）+ 2H2O（g）       △H=" -1160" kJ·mol-l
    ③H2O（g）=H2O（1）    △H=-44．0 kJ·mol-l
    写出CH4（g）与NO2（g）反应生成N2（g）、CO2（g）和H2O（1）的热化学方程式____   。
    II、开发新能源和三废处理都是可持续发展的重要方面。
    （1）由碳的氧化物赢接合成乙醇燃料已进入大规模生产。如采取以CO和H2为原料合成乙醇，化学反应方程式：2CO（g）+4H2（g）－CH3CH2OH（g）+H2O（g）;若密闭容器中充有10 mol CO与20mol H2，在催化剂作用下反应生成乙醇：CO的转化率（a）与温度、压强的关系如图所示。

    ①若A、B两点表示在某时刻达到的平衡状态，此时在A点时容器的体积为10L，则该温度下的平衡常数：K=____     ；
    ②若A、C两点都表示达到的平衡状态，则白反应开始到达平衡状态所需的时间tA    tC（填 “>”、“<”或“=”）。
    （2）日前工业上也可以用CO2来生产甲醇。一定条件下发生反应：CO2（g）+3H2（g）   CH3OH（g）+H2O（g）△H<0，若将6mo1 CO2和8mol H2充入2L的密闭容器中，测得H2的物质的量随时间变化的曲线如右图所示（实线）。
    ①若改变某一实验条件再进行两次实验，测得H2的物质的量随时间变化如图中虚线所示，曲线I对应的实验条件改变可能是       ，曲线II对应的实验条件改变可能是____  。
    ②请在答题卷图中绘出甲醇的物质的量随时间变化曲线。

    III、用MnO2制KMnO4的工艺流程如图：电解池中两极材料均为碳棒，在水或酸性溶液中K2MnO4发生歧化而变成MnO2和KMnO4。

    ①写出240℃熔融时发生反应的化学方程式              ，投料时必须满足n（KOH）:n（MnO2）              。
    ②阳极的电极反应为                   。
    ③B物质是          （填化学式），可以循环使用的物质是           （填化学式）。

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    科目：高中化学 来源： 题型：问答题

    （14分）氯酸镁[Mg(ClO3)2]常用作催熟剂、除草剂等，实验室制备少量Mg(ClO3)2·6H2O的流程如下：
       
    已知：①卤块主要成分为MgCl2·6H2O，含有MgSO4、FeCl2等杂质。
    ②四种化合物的溶解度（S）随温度（T）变化曲线如图所示。
    回答下列问题：
    （1）加速卤块在H2O2溶液中溶解的措施有：          （写出一条即可）。
    （2）加入MgO的作用是          ；滤渣的主要成分为            。
    （3）向滤液中加入NaClO3饱和溶液后，发生反应的化学方程式为            ，再进一步制取Mg(ClO3)2·6H2O的实验步骤依次为①蒸发结晶；②     ；③____；④过滤、洗涤。
    （4）产品中Mg(ClO3)2·6H2O含量的测定：
    步骤1：准确称量3.50 g产品配成100 mL溶液。
    步骤2：取10.00 mL于锥形瓶中，加入10.00 mL稀硫酸和20.00mL 1.000 mol·L－1的FeSO4溶液，微热。
    步骤3：冷却至室温，用0.l000 mol·L－1K2Cr2O7溶液滴定剩余的Fe2+至终点，此过程中反应的离子方程式为：。
    步骤4：将步骤2、3重复两次，计算得平均消耗K2Cr2O7溶液15.00 mL。
    ①写出步骤2中发生反应的离子方程式（还原产物为Cl－）：              ；
    ②产品中Mg(ClO3)2·6H2O的质量分数为（保留一位小数）            。

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    科目：高中化学 来源： 题型：问答题

    （1３分）
    Cl2是一种重要的化工原料。
    （1）电解饱和NaCl溶液获得Cl2的化学方程式是_______。
    （2）为便于储存，要将氯气液化[ Cl2(g)  Cl2(l) ]，应采取的措施是_______（写出一条即可）。
    （3）液氯储存区贴有的说明卡如下（部分）：

    危险性

    储运要求
    		远离金属粉末、氨、烃类、醇更物质；设置氯气检测仪
    泄漏处理
    		NaOH、NaHSO3溶液吸收
    包装
    		钢瓶
       ① 用离子方程式表示“泄漏处理”中NaHSO3溶液的作用_______。
    ② 若液氯泄漏后遇到苯，在钢瓶表面氯与苯的反应明显加快，原因是       。
    ③ 氯气含量检测仪工作原理示意图如下：
     
    Cl2在Pt电极放电的电极反应式是_______。
    （4）质量标准要求液氯含水量（以1 g氯气含水的质量计）＜0. 4 mg，含水量超标会严重腐蚀钢瓶。液氯含水量的测定装置如下图所示：

    （已知：P2O5 + 3H2O = 2H3PO4；Cl2与P2O5不反应。）
    ① 用离子方程式说明c装置的作用_______。
    ② 检测液氯的含水量，根据上图，需要测定的数据是_______。

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    科目：高中化学 来源： 题型：问答题

    （10分）固定和利用CO2能有效地利用资源，并减少空气中的温室气体．工业上有一种用CO2来生产甲醇燃料的方法：CO2(g)+3H2(g) CH3OH(g)+H2O(g)+49kJ。某科学实验将6molCO2和8molH2充入2L的密闭容器中，测得H2的物质的量随时间变化如图实线所示。a，b，c，d括号内数据表示坐标．
    （1）0~a，a~b，b~c，c~d四段中，平均反应速率最大的时间段是___________ ，该时间段内H2的平均反应速率是_____________。
    （2）平衡时CO2的转化率是多少？反应前后容器内的压强比时多少？（请按计算题格式在答题卡上作答）
    L)

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    科目：高中化学 来源： 题型：计算题

    把3molA和2.5molB混合于2L密闭容器中，发生反应：
    3A（g）+B（g）xC（g）+2D（g），5min后反应达平衡，容器内压强变小，测得D的平均反应速率为0.1mol/(L.min)．求：
    　  (1) ｘ＝      ；
    　  (2) 平衡时Ｃ的浓度为多少？（要求写出计算过程）

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    科目：高中化学 来源： 题型：计算题

    “低碳循环”引起各国的高度重视，而如何降低大气中CO2的含量及有效地开发利用CO2，引起了全世界的普遍重视。所以“低碳经济”正成为科学家研究的主要课题。
    （1）用电弧法合成的储氢纳米碳管常伴有大量的碳纳米颗粒（杂质），这种颗粒可用如下氧化法提纯，请完成该反应的化学方程式，并在方框内填上系数。
    □C+□KMnO4+□H2SO4 =□CO2↑+□MnSO4 +□K2SO4+□        
    （2）将不同量的CO（g）和H2O（g）分别通入到体积为2L的恒容密闭容器中，进行反应CO（g）＋H2O（g）CO2（g）＋H2（g），得到如下二组数据：

    实验组
    		温度℃
    		起始量/mol
    		平衡量/mol
    		达到平衡所需时间/min
    CO
    		H2O
    		H2
    		CO
    1
    		650
    		4
    		2
    		1．6
    		2．4
    		6
    2
    		900
    		2
    		1
    		0．4
    		1．6
    		3
     
    ①实验1条件下，反应从开始至达到平衡，以v(CO2)表示的平均反应速率为          （保留小数点后二位数，下同）。
    ②实验2条件下平衡常数K=____  _____，该反应为          （填“吸热”或“放热”）反应。
    （3）已知在常温常压下：
    ① 2CH3OH(l) +3O2(g)＝2CO2(g)+4H2O(g)  ΔH1＝－1275.6 kJ／mol
    ② 2CO (g)+ O2(g)＝2CO2(g)   ΔH2＝－566.0 kJ／mol 
    ③ H2O(g)＝H2O(l)  ΔH3＝－44.0 kJ／mol
    写出甲醇不完全燃烧生成一氧化碳和气态水的热化学方程式：                                     。
    （4）某实验小组依据甲醇燃烧的反应原理，设计如图所示的电池装置。

    ①该电池正极的电极反应式为：                       ；
    ②该电池工作时，溶液中的OH－向______（填“正”或“负”）极移动。

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